Menentukan Kuat Tarik Luluh Elongasi Nominal Sebenarnya Pengertian Contoh Soal Perhitungan,

Pengertian Definisi Sifat Mekanik Bahan Logam. Pengujian bahan atau logam bertujuan untuk mendapatkan atau mengetahui beberapa sifat bahan logam dengan menggunakan alat uji.

Pada prinsipnya sifat bahan logam terbagi dalam dua kelompok sifat yaitu: sifat fisik dan sifat mekanik. Walaupun dalam perkembangannya, selain dua sifat tersebut, masih ada sifat lain yang juga sangat penting dalam aplikasinya yaitu sifat kimia dan teknologi.

Sifat-sifat mekanik bahan atau logam yang dikuantifikasikan dengan kuat tarik, kuat luluh, perpanjangan atau elongasi atau ductility, koefesien pengerasan regang, dan koefesien anisotropi dapat diperoleh dengan pengujian yang disebut uji tarik. Sifat-sifat ini akan menunjukkan perilaku bahan atau logam ketika diberi beban atau gaya.

Prinsip Pengujian Tarik

Pada pengujian tarik uniaksial atau uji satu arah, sampel uji diberi beban atau gaya tarik pada satu arah dan gaya yang diberikan bertambah besar secara kontinu. Pada saat bersamaan, sampel akan bertambah panjang dengan bertambahnya gaya yang diberikan.

Prinsip pengujian adalah dengan memberi gaya satu arah atau uniaxial pada sampel uji yang memiliki bentuk dan dimensi tertentu. Pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin tarik.

Sampel uji diberi beban atau gaya tarik pada satu arah dan gaya yang diberikan bertambah besar secara kontinu.

Pada saat bersamaan, sampel akan bertambah panjang dengan bertambahnya gaya yang diberikan. Uji dilakukan sampai sampel putus.

Selama uji, data gaya dan pertambahan panjang diplot dalam grafik. Dari pengujian tarik akan diperoleh data-data seperti: kuat tarik, kuat luluh, dan elongasi.

Kurva tegangan regangan dibuat dengan memplot data tegangan dan regangan dari hasil perhitungan data pengujian.

Kurva Tegangan Regangan Rekayasa
Kurva Tegangan Regangan Rekayasa

Cara Kerja Mesin Uji Tarik

Peralatan atau mesin yang dapat digunakan untuk mengetahui sifat mekanik yaitu regangan tegangan rekayasa dapat dilihat pada gambar di bawah. Mesin uji tarik tersebut dilengkapi dengan komputer yang akan mendata/mencatat, membuat diagram, kurva tegangan-regangan, dan menghitungnya secara otomastis besaran-besaran yang menunjukkan sifat mekanik bahan/logam seperti kuat tarik, kuat luluh, elongasi.

Mesin Uji Tarik, Sifat Mekanik Material, Kuat Tarik, Kuat Luluh, Elengasi
Mesin Uji Tarik, Sifat Mekanik Material, Kuat Tarik, Kuat Luluh, Elengasi

Rumus Menentukan Tegangan Rekayasa Nominal Teknik

Tegangan rekayasa atau tegangan nominal diturunkan dengan cara membagi besar gaya yang diterima  benda uji dengan luas permukaan benda uji tersebut. Tegangan menunjukkan gaya per satuan luas penampang.

Rumus umum tegangan rekayasa nominal dapat dinyatakan dengan  menggunakan persamaan berikut:

S = P/Ao

S = tegangan rekayasa atau nominal diterima sampel uji

P = gaya yang diberikan pada sampel uji

Ao = luas penampang awal sampel uji

Rumus Menentukan Regangan Rekayasa Nominal

Regangan rekayasa atau regangan nominal diperoleh dengan membagi perubahan panjang terhadap panjang ukur atau gauge length awal dari sampel uji.

Besarnya regangan rekayasa dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

e = (l1 – l0)/l0 x 100%

e = Δl/l0 x 100%

e = regangan rekayasa

l1 = panjang ukur, gauge length sampale uji setelah perpanjangan

l0 = panjang ukur, gauge length awal sampel uji.

Besaran regangan biasa disebut juga sebagai elongasi yang menyatakan keuletan suatu bahan.

Pengertian Keuletan Bahan Logam, Ductility

Keuletan bahan logam adalah sifat yang menunjukkan kemampuan bahan logam untuk bertambah panjang ketika diberi beban atau gaya tarik.  

Dari Kurva tegangan regangan hasil uji tarik dapat dilihat bahwa Regangan dinotasikan dengan ef.

Notasi ef menunjukkan regangan total bahan atau logam ketika terjadi putus. Regangan atau Elongasi total merupakan gabungan antara elongasi uniform dan elongasi yang terjadi setelah bahan mengalami penciutan sampai putus.

Nilai Regangan ini menunjukkan keuletan atau ductility bahan dan biasanya dinyatakan dalam persentase perpanjangan. Data ini menunjukkan besarnya pertambahan panjang yang dapat diberikan oleh bahan sampai terjadinya putus.

Pengertian Kuat Luluh dan Kuat Tarik 

Tegangan luluh merupakan tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan. Kekuatan luluh merupakan titik awal terjadinya deformasi plastik.

Tegangan luluh diperoleh dengan membagi besarnya gaya yang diterima pada titik luluh dengan luas penampang awal sampel.

Rumus Menentukan Kuat Luluh

Tegangan luluh yang dimiliki oleh suatu material dapat dinyatakan atau didihutung dengan menggunakan persamaan berukut:

Sy = Py/A0

Sy = tegangan luluh

Py = gaya pada titik luluh.

Ao = luas penampang awal sampel uji

Dengan kata lain, kekuatan bahan terhadap deformasi plastik, biasa disebut sebagai kekuatan luluh, yield strength. Data ini dapat digunakan untuk menentukan beban minimum yang diperlukan agar bahan atau logam dapat dideformasi plastik.

Beberapa logam, seperti baja karbon rendah, tegangan luluh dapat dilihat langsung dari kurva tegangan regangan. Namun pada Sebagian logam, tegangan luluh tidak dapat dilihat secara langsung. Sehingga Tegangan luluhnya dapat ditentukan dengan cara persamaan berikut:

Sy = (P, ofset regangan 0,002)/A0

Di sini tegangan luluh merupakan tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan regangan plastik sebesar 0,2 persen.

Contoh Gambar Kurva Tegangan Regangan Rekayasa, Dan Posisi Yield Strenght Pada Regangan 0,2%
Contoh Gambar Kurva Tegangan Regangan Rekayasa, Dan Posisi Yield Strenght Pada Regangan 0,2%

Rumus Tegangan Maksimum Rekayasa Nominal

Tegangan maksimum yang bisa diterima oleh material dapat dinyatakan atau  dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

Su = Pu/A0

Su = tegangan maksimum

Pu = gaya maksimum yang dicapai saat uji tarik

Kekuatan tarik yang dimiliki bahan logam akan menunjukkan kemampuan bahan dalam menahan gaya tarik sebelum mengalami perubahan penampang atau penciutan.

Pada kondisi ini, Gaya tarik berkerja pada kondisi maksimum. Sehingga tegangan yang bekerjapun adalah tegangan maksimum.

Nilai tegangan maksimum suatu bahan atau material biasa disebut sebagai kekuatan tarik, atau Kuat Tarik atau tensie strength TS.

Kurva Tegangan-Regangan hasil uji tarik ditunjukkan pada gambar di atas. Dapat dilihat sepanjang kurva pengujian tarik, bahwa gaya yang diberikan pada bahan atau logam akan mencapai maksimumnya dan kemudian turun kembali.

Kurva Tegangan Regangan Sejati, Sebenarnya

Data hasil pengujian tarik dapat direpresentasikan dalam dua bentuk, yaitu kurva tegangan regangan rekayasa atau nominal dan kurva tegangan regangan sejati, atau sebenarnya.

Persamaan tegangan dan regangan pada Bahasan di atas merupakan tegangan regangan untuk kurva rekayasa atau nominal.

Kurva tegangan regangan sejati atau biasa juga disebut kurva tegangan regangan sebenarnya dapat dihitung dengan menggunakan data dari kurva tegangan regangan sejati.

Tegangan Sejati Sebenarnya True Stress

Besarnya Tegangan sejati atau sebenarnya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan  berikut:

σ = S (1 + e)

Persamaan Ini dapat diturunkan dari:

σ = P/Ai atau

σ = P x 1/Ai (persamaan 1)

Volume awal adalah A0 x l0 dan volume setelah dideformasi dengan perubahan panjang dan penampang adalah Ai x li. Tanpa terjadi perubahan volume maka,

A0 x l0 = Ai x li atau

A0/Ai = li/l0 atau

1/Ai = 1/A0 x li/l0 (persamaan a)

sedangkan diketahui bahwa elongasi adalah

e = (l1 – l0)/l0 x 100% atau

e = (l1/l0 – 1) x100% atau

1 + e = l1/l0 (persamaan b)

substitusi persamaan b ke persamaan a, maka

1/Ai = 1/A0 x (1 + e) (Persamaan c)

Substitusi persamaan c ke persamaan 1, maka

σ = P x 1/A0 x (1 + e) jadi

σ= P/A0 x (1 + e) diketahui

P/A0 adalah S, maka

σ = S (1 + e)

Regangan Sejati Sebenarnya

Besarnya regangan sejati atau sebenarnya dapat dinyatakan dan dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

ε = ln (1 + e)

e = (l1 – l0)/l0 x 100%

e = Δl/l0 x 100%

l1 = panjang ukur, gauge length sampale uji setelah perpanjangan

l0 = panjang ukur, gauge length awal sampel uji.

Regangan sejati dapat pula ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:

ε = ln (A0/Ai)

A0 = luas penampang awal atau mula-mula

Ai = luas penampang sesaat pada regangan atau gaya tertentu.

Posisi kurva tegangan regangan sejati terhadap kurva tegangan regangan rekayasa atau nominal dapat dilihat pada gambar tersebut.

Dapat dilihat bahwa tegangan yang diperlukan untuk terjadinya deformasi plastis terus meningkat dengan membesarnya regangan yang dialami oleh bahan uji. Hal ini berbeda dengan yang ditunjukkan dengan kurva tegangan regangan rekayasa atau nominal.

Kurva Tegangan Regangan Sejati
Kurva Tegangan Regangan Sejati

Pada kurva rekayasa, tegangan dihitung terhadap luas penampang awal yaitu A0. Sedangkan pada kurva sejati, tegangan dihitung terhadap luas penampang sesaat yaitu Ai. Luas penampang sampel uji tarik akan mengecil ketika regangan semakin besar. Dengan demikian nilai tegangan sejati akan menjadi lebih besar daripada tegangan rekayasa.

Tegangan Rekayasa dihitung dengan persamaan seperti berikut:

S = P/A0

Sedangkan tegangan sejati dihitung dengan persamaan berikut:

σ = P/Ai

Nilai gaya yang digunakan adalah sama, namun luas penampang yang digunakan untuk menghitung tegangan rekayasa adalah tetap yaitu luas penampang awal. Sedangkan luas penampang yang digunakan untuk menghitung tegangan sejati adalah tidak tetap, namun mengecil dengan bertambahnya regangan.

Untuk P yang sama, A0 akan lebih besar daripada Ai, maka

Jika A0 > Ai maka

P/A0 < P/Ai jadi  S < σ

Contoh Soal Perhitungan Kuat Tarik dan Perpanjangan Elongasi Logam

Sebatang kawat logam mempunyai kekuatan putus 300 MPa, keuletan yang dinyatakan dalam reduksi penampang adalah 20 persen. Hitung tegangan dan regangan sebenarnya pada saat putus.

Jawab:

Diketahui

Tegangan rakayasa saat putus S = 300 MPa

reduksi penampang r = 20 persen

Rumus Menghitung Gaya Saat Benda Uji Putus

Menghitung Gaya saat kawat putus dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

S = P/A0 = 300 MPa

P = 300 MPa x A0 atau

P = 300 x 106 N/mm2 x A0

Rumus Menghitung Tegangan Sebenarnya Saat Putus

Besar tegangan sebenarnya saat putus dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

σf = P/Af

σf = tegangan sebenarnya saat putus

P = gaya pada saat putus

Af = luas penampang pada saat putus

Rumus Menghitung Luas Penampang Kawat Logam Saat Putus

Reduksi penampang logam kawat dinyatakan dengan rumus berikut:

r = (A0 – Af )/A0

r = reduksi penampang %

A0 = luas penampang awal

Af = luas penampang saat putus

r = 20%

0,77 A0 = A0 – Af

Af = (1 – 0,20)A0

Af = 0,80A0

substitusikan nilai P dan Af pada persamaan berikut:

σf = P/Af

σf = (300 MPa x A0)/ 0,80A0

σf = 300/0,80 MPa

σf = 375 MPa

Jadi tegangan sebenarnya saat adalah 375 MPa

Rumus Menghitung Regangan Sejati

Regangan sejati dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

e = ln (A0/Af)

dari perhitungan di atas diketahui bahwa

Af = 0,80A0 sehingga

A0/A= 1/(0,80)

A0/A= 1,25

e = ln (1,25)

e = 0,2231

Jadi regangan sebenarnya saat putus adalah 0,2231

Rumus Menghitung Ragangan Rekayasa Nominal Pada Saat Putus

Besarnya regangan nominal dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

A0/Af = (1 + e) atau

e = (A0/Af) – 1  

substitusikan nilai A0/Af sehingga diperoleh

e = 1,25 – 1

e = 0,25 atau 25%

Jadi elongasi atau perpanjangan rekayasa pada saat putus adalah 25 persen.

Contoh Soal Perhitungan Rumus Modulus Elastisitas Young Bulk Volume Geser, Pengertian Diagram

Pengertian Modulus Young.  Modulus Young sering disebut juga sebagai Modulus elastisitas yang merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan aksial ...

Kurva Tegangan Regangan Rekayasa, Nominal Logam.

Pengertian Tegangan Rekayasa/Nominal/Tekink.  Sifat-sifat mekanik bahan atau logam yang dikuantifikasikan dengan kuat tarik, kuat luluh, perpanjangan...

Kurva Tegangan Regangan Sejati, Sebenarnya

Kurva regangan regangan sejati atau biasa juga disebut kurva tegangan regangan sebenarnya dapat dihitung dengan menggunakan data dari kurva tegangan regangan...

Menentukan Kuat Tarik Luluh Elongasi Nominal Sebenarnya Pengertian Contoh Soal Perhitungan,

Pengertian Definisi Sifat Mekanik Bahan Logam.  Pengujian bahan atau logam bertujuan untuk mendapatkan atau mengetahui beberapa sifat bahan logam dengan ...

Pengertian-Menentukan Kekuatan Tarik Bahan Logam, Tensile Strength

Kekuatan tarik yang dimiliki bahan logam akan menunjukkan kemampuan bahan dalam menahan gaya tarik sebelum mengalami perubahan penampang atau penciutan....

Pengertian-Menentukan Keuletan Bahan Logam, Ductility

Keuletan bahan logam adalah sifat yang menunjukkan kemampuan bahan logam untuk bertambah panjang ketika diberi beban atau gaya tarik.  Besaran ini...

Pengujian Sifat Mekanik Bahan Logam

Pengertian Definisi Sifat Mekanik Bahan Logam.  Pengujian bahan atau logam bertujuan untuk mendapatkan atau mengetahui beberapa sifat bahan logam...

Prinsip Kerja Uji Impak Charpy dan Izod, Pengertian Ketangguhan Rumus Perhitungan Contoh Soal

Sifat Ketangguhan Material Bahan Logam. Sifat ketangguhan adalah kemampuan suatu bahan material dalam menyerap energi atau gaya yang diberikan sampai...

Prinsip Kerja Uji Kekerasan Brinell Vickers Rockwell, Pengertian Rumus Contoh Soal Perhitungan

Pengertian Kekerasan Bahan Logam.  Kekerasan adalah ketahanan bahan atau logam terhadap deformasi yaitu deformasi tekan atau indentasi. Pada umumnya pengujian ...

Sifat Mampu Bentuk Bahan Logam, Formability

Pengertian Formability.  Sifat mampu bentuk atau formability merupakan sifat yang dimiliki oleh bahan atau logam yang menunjukkan kemampuan untuk...

Daftar Pustaka:

  1. Hosford, W. F., 1993, “Metal Forming, Mechanics & Metallurgy”, Second edition, Printice-Hill, Inc., New Jersey.
  2. Backofen, W. A., 1972, “Deformation Processing”, Addison-Willey Publishing Company, Massachusett.
  3. Dieter, G.E., 1986,”Mechanical Metallurgy”, Mc. Graw-Hill, New Jersey.

Versi Sebelumnya

Pengertian Kuat Luluh Bahan, Yield Strength Material. Tegangan luluh adalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan. Nilai Kekuatan luluh merupakan titik awal sebuah material bahan atau logam mulai terdeformasi secara plastik.

Sifat mekanik ini menunjukkan kekuatan bahan terhadap deformasi plastik, dan biasa disebut sebagai kuat luluh, yield strength. Data ini digunakan untuk menentukan beban minimum yang diperlukan agar bahan atau logam dapat dideformasi secara plastik.

Tegangan luluh sebuah bahan dinotasikan dengan Sy dan  didihutung berdasarkan  persamaan berukut:

Sy = Py/A0

Py = gaya pada titik luluh.

Ao = luas penampang awal sampel uji

Beberapa logam, seperti untuk baja karbon rendah, nilai tegangan luluh dapat dilihat secara langsung dari kurva tegangan regangan hasil pengujian tarik. Namun pada Sebagian logam, nilai tegangan luluh tidak dapat dilihat secara langsung. Sehingga Tegangan luluhnya harus  ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:

Sy = (P, ofset regangan 0,002)/A0

Dari persamaannya dapat diketahui bahwa tegangan luluh merupakan tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan regangan plastik sebesar 0,2 persen.

Gambar Kurva Tegangan Regangan Rekayasa sebagai ilustrasi hasil Uji Tarik, Dan Posisi Yield Strenght Pada Regangan 0,2% secara skematik dapat dilihat pada gambar di bawah.

Kurva Tegangan Regangan Rekayasa, 02
Kurva Tegangan Regangan Rekayasa, Dan Posisi Yield Strenght Pada Regangan 0,2%

Pengertian dan Contoh Kuat Luluh Bahan dengan Pengertian Yield Strength Material dan Tegangan luluh adalah  titik awal deformasi plastic. Sifat mekanik kuat luluh dan Simbol tegangan luluh atau symbol kuat luluh dan rumus persamaan kuat luluh. Kuat luluh dari uji Tarik dengan gaya pada titik luluh dan luas penampang awal sampel uji serta ofset regangan 0.002.

Regangan plastik sebesar 0.2 persen dan Gambar Kurva Tegangan Regangan Rekayasa atau Contoh Gambar hasil Uji Tarik. Posisi Yield Strenght Pada Regangan 0.2%, Fungsi Kuat Luluh dengan Tujuan Uji Kuat Luluh atau Contoh Soal Perhitungan Kuat Luluh.